Réparation batteries lithium 18650

Technique
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Bonjour,
Les cellules lithium-ion type 18650 entrent dans la composition de beaucoup de batteries allant de la lampe torche jusqu’au vélo électrique.
Elles sont assemblées en série/parallèle suivant la tension et la capacité désirée sur la base de 3,7V et autour de 2000mAh par cellule.
Ces batteries sont équipées d’un BMS (Battery Management System) qui met la batterie en hibernation si seulement une cellule est défectueuse, alors que la plupart des autres cellules peuvent encore fonctionner.
Afin de trouver la ou les cellules en défaut, il faut désassembler la batterie, ce qui demande certaines précautions pour éviter les court-circuits, qui peuvent provoquer de graves dégâts, incendie, explosion.
Il faut d’abord séparer électriquement les cellules en commençant par une extrémité, positive ou négative.
Si les cellules ne sont pas collées, il suffit de couper le mince feuillard qui les relie entre elles.
Si les cellules sont collées entre elles, c’est un peu plus compliqué, il faudra les séparer ce qui va provoquer le déchirement de la gaine, et il faudra prévoir son remplacement, on en trouve coupée à la bonne longueur sur le WEB.

A suivre…

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Je vais développer le sujet par épisodes, merci de ne pas polluer le sujet avec des remarques inutiles.
Vous pouvez m’envoyer vos suggestions et remarques en MP.
cdt,
Gérard

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En ce qui me concerne j’ai réparé la batterie 25,2 V/ 12 Ah (structure 7S / 6P) de mon VAE qui avait un élément en court-circuit. Pour le moment je me suis contenté de le déconnecter, j’ai rechargé à faible courant le bloc de 5 éléments restant de manière à ce qu’il atteigne la valeur max de 4,2 volt, j’ai ensuite rechargé la batterie avec son chargeur et je l’utilise comme ça depuis.
Elle a bien sûr une capacité réduite à celle d’une structure 7S / 5P (soit 10 Ah max à l’état neuf) mais cela fonctionne avec une autonomie réduite et le BMS ne trouve rien à redire lors de la charge ou de l’utilisation.
Je voulais remplacer l’élément défectueux mais c’est difficile, il est en plein milieu de l’ensemble et je ne suis pas équipé pour souder les interconnexions (en nickel ?) sur les éléments.

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2 ème partie :
Il est bien évident que pour réparer une batterie défectueuse, il faut disposer de cellules de rechange et d’un minimum de matériel et outillage.
On peut trouver des cellules de rechange dans des batteries mises au rebut, car il est quasiment impossible qu’elles soient toutes en fin de vie.
Pour le savoir, pas d’autre possibilité que de tester chaque cellule individuellement.
Pour cela, il faut disposer d’un chargeur adapté ou d’une alimentation stabilisée régulée qui délivre 4,2V précisément (+/-50mV) de préférence à courant constant de 0,5 à 1A, de nombreuses alimentations du commerce savent faire cela, mais on peut aussi utiliser un chargeur dédié spécial Li-Ion.

Pour connaitre la capacité, il faut ensuite décharger la cellule.
Pour cela, je conseille vivement un déchargeur ou testeur de capacité qu’on trouve chez les Chinois, il en existe à tous les prix, le plus important c’est qu’il permette de régler le courant et surtout qu’il dispose d’une tension d’arrêt d’environ 2,5V pour 1 cellule.
Les cellules seront donc chargés puis déchargés l’une après l’autre après environ une demi-heure de repos, et la capacité affichée en fin de décharge sera inscrite au feutre sur la cellule.

A suivre pour le côté pratique…

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3ème partie
Le chargeur que j’utilise :
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Le testeur de capacité :
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La pratique :
Je déconseille vivement d’arracher les languettes de liaison, le fond de la cellule peut se percer et la cellule devient inutilisable et même dangereuse.
On soulève délicatement la languette et on coupe au ras des points de soudure.
Dans certains cas, il vaut mieux conserver une partie de la languette et se raccorder par soudure sans chauffer la cellule.

Attention aux batterie frelatées montées avec des cellules qui ne font pas la capacité.
Un moyen simple pour le détecter : le poids
Une cellule 18650 standard pèse environ 45 gr, si son poids est inférieur, c’est une fausse 18650, et on en trouve hélas beaucoup chez les Chinois, c’est du vol pur et simple.
Exemple : Une batterie qui n’a pas tenu sur un fauteuil roulant électrique 28V/10Ah, le poids d’un bloc de 12 éléments est de seulement 363gr ce qui fait 30gr par cellule !!! une honte…
La capacité mesurée par cellule était inférieure à 1Ah.

A suivre…

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bonjour,

attention aux variantes de techno employés aussi :

il y a les ICR, IMR, IFR, INR…ect
faut développer cette partie…elles sont pas toutes les mêmes utilisations.

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3 ème partie
Il est possible qu’il n’y ait qu’une seule cellule de défectueuse, c’est même souvent ce que j’ai constaté, .
et qu’elle soit facilement identifiable soit par une tension anormalement basse, soit par son aspect, éclatée par exemple…
A ce moment, il est possible de tester les autres cellules sans les démonter ou même des blocs de plusieurs cellules, à condition de les remettre dans le même état de charge ou de décharge à la fin de l’opération, d’où l’utilité du déchargeur Chinois.
On procédera à un test par comparaison par blocs identiques en nombre de cellules.

Le raccordement :
Pour raccorder la ou les cellules de rechange il y a plusieurs solutions :
Si la cellule de rechange a toujours une partie de la languette, il est possible de raccorder par soudure à l’étain sous certaines conditions, usage de décapant, grosse panne et soudure très rapide.
La soudure ne doit pas dépasser une seconde, la languette doit être étamée au préalable.
Une meilleure solution : la soudure par points, on peut acheter une soudeuse made in China pour un peu plus d’une centaine d’€, des languettes de rechange sont souvent fournies avec.
C’est un bon achat, vite amorti après quelques réparations.
La soudure est instantanée et il n’y a aucun risque de surchauffer les cellules…
Perso, j’utilise des électrodes à main achetées en Chine que j’alimenta avec une soudeuse à décharge de condensateurs SOUDAX réglable jusqu’à 300W/s ce qui est plus que suffisant.

Ne pas oublier de raccorder le BMS en suivant l’ordre des couleurs, faire une photo avant démontage.

Je suis en train de réparer une batterie provenant de LIDL, qui a rendu l’âme après seulement quelques cycles.
Il y a 5 cellules 18650, après une charge avec le chargeur d’origine, la tension est anormalement basse et le chargeur n’a rien vu sauf que la durée de la charge a été anormalement courte.

Le démontage est facile, la mesure des 5 cellules révèle qu’une d’entre elles est basse en tension environ 2,7V.
Le test de capacité donne moins d’1Ah, les autres cellules sont proches de 2Ah, valeur normale.
J’ai donc remplacé la cellule défectueuse par une autre prélevée sur une batterie de PC portable qui affiche 1,890Ah et c’est reparti…
Cdt,
Gérard

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ou plutôt 1890mAh…

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C’était le cas de la mienne, la cellule avait légèrement fui et la tension du bloc de 6 était à zéro.
Une fois cette cellule déconnectée, la tension des autres est remontée légèrement (moins de 1 volt) et j’ai pu les recharger lentement avec un courant de moins de 0,5A en mesurant la tension jusqu’à ce qu’elle atteigne 4,15V (comme les autres blocs).
J’ai ensuite remis la batterie sur le chargeur d’origine jusqu’à ce qu’il s’arrête en indiquant une charge complète.

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Bonjour, sur quel site les acheter, et quelle marque ?
Je me suis déjà fait avoir…

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C’est là qu’est le problème, on trouve de tout sur le Web, évitez absolument les batteries assemblées genre 28V/12Ah, les batteries de vélo à bas prix etc…
Une cellule 18650 ne coûte pas moins de 4,50€, en dessous il y a de fortes chances pour que soit de l’arnaque, le prix moyen pour une cellule de qualité SAMSUNG par exemple est autour de 8€.
Ma soudeuse et le résultat :
IMG_3495
Sat Feb 24 18-48-12

La poignée est made in China (une dizaine d’€uros).
La soudeuse a deux gammes 50 et 300W/S, environ 35 W/S suffisent pour faire une bonne soudeuse.
Cdt,
Gérard

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La réparation des batteries lithium est donc possible mais le problème se pose si un bloc de cellules est descendu à zéro ou même en dessous de 2,5V, ce qui peut être le cas si l’une des cellules en parallèle du bloc s’est mise en CC, dans ce cas, la totalité des cellules du bloc doit être remplacée.
La première chose à faire est donc de mesurer les tensions.

Le BMS doit couper la décharge si une tension anormalement basse est détecte, mais dans le cas où une cellule se met en CC, la décharge du bloc entier se poursuit jusqu’à zéro et les autres cellules du bloc se détériorent inexorablement.

Les batteries sont généralement composées de plusieurs blocs. Suivant la capacité, on trouve de 1 à 6 cellule par bloc, parfois davantage, et chaque cellule peut généralement délivrer 2500mAh sous 3,7V (4,2V en fin de charge).
Il faut donc 4 cellules pour 10Ah par exemple.

Toute différence de capacité sur un bloc ou même sur une seule cellule conduit à la mort de l’ensemble de la batterie si rien n’est tenté rapidement.
La capacité totale se réduisant à chaque cycle, il est donc important de surveiller la capacité, en chronométrant le temps d’une charge complète après une décharge profonde de temps en temps (pas trop souvent).
Comme le chargeur fonctionne généralement en courant constant, la durée de la charge est un assez bon indicateur de la capacité.

Le nombre de cycles est beaucoup plus important si on effectue des cycles partiels qui si on fait des cycles complets, recharger dès 50% de décharge permet de faire environ 4 fois plus de décharges (en Ah) que si on fait des cycles complets, c’est l’avantage du lithium sur le Cd-Ni ou le Ni-Mh ajouté à l’absence d’effet mémoire.

Mais les accus lithium sont beaucoup plus fragiles que les accus Cd-Ni, je viens de ranimer une batterie Cd-Ni de 6V 100Ah, elle a fourni plus de 75 Ah au premier cycle après plus de 10 ans de sommeil…

C’est pourquoi mon camping car ne verra jamais le lithium, la même batterie Ni-Mh de 12V 130Ah réels équipe tous mes camping-cars depuis 19 ans sans marquer de signe de faiblesse.

Cdt,
Gérard

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En théorie, oui, mais ce n’est pas mon expérience, comme expliqué plus haut même si je ne m’attendais pas du tout à ce que les autres éléments en parallèle soient récupérables.
Cela fait deux ans que j’ai détecté et supprimé ce court-circuit qui a duré « un certain temps » (je ne sais pas exactement combien de temps car j’ai trouvé ce problème en revenant dans ma maison de vacances où le VAE était resté inutilisé plus de 6 mois).

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Si un bloc fonctionne avec 5 cellules sur 6, il est peu probable que ça dure très longtemps, déjà la batterie perd complète perd 20% de capacité parce que le BMS va stopper la charge quand les 5 cellules seront arrivées à 4,2V alors que les autres blocs seront à 80% et la chute va s’accentuer au cours des cycles suivants.
La meilleure solution est de faire des cycles courts, par exemple sans dépasser 50% de charge, si le remplacement des cellules défectueuses est impossible.
Cdt,
Gérard

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On est bien d’accord, même si ça tient depuis 2 ans avec une utilisation peu sévère il est vrai.
Mais ce n’est pas ça que je voulais souligner, c’est que contrairement à ce que l’on aurait pu attendre les 5 autres éléments du groupe restés à 0V à cause du 6ème en court-circuit pendant un temps assez long (plusieurs semaines) ont réussi à reprendre vie après une charge très lente (j’ai utilisé pour cela une alim 5V avec une résistance série en surveillant la tension aux bornes des éléments jusqu’à ce qu’ils atteignent 4,15V environ).
Cela a pris plus de 24h.

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En principe, une cellule Li-Ion qui est descendue à 0V est irrémédiablement défunte, c’est ce que j’ai appris chez SAFT où j’ai travaillé pendant 43 ans, seulement les 10 dernières années pour le lithium.
Mais il y a des miracles, la preuve…
Mais quelques fois les miracles sont éphémères.
cdt,
Gérard

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Je viens de recevoir une trentaine de cellules 18650 achetées sur LBC.
Le vendeur précisait "elles sont toutes au-dessus de 2200mAh, je lui ai fait confiance.

Après réception, je commence par mesurer leur tension à vide, elles sont toutes au-delà de 4,10V, ce qui démontre qu’elles n’ont pas été déchargées à moins que le vendeur ait pris la précaution de les recharger après avoir mesuré leur capacité.
C’est peu crédible vu qu’il utilise un chargeur Chinois type « OPUS ».

Chaque cellule a sa capacité inscrite au feutre ça va jusqu’à plus de 2300mAh pour quelques unes.
Je fais un complément de charge sur les 4 meilleures, puis, après une heure, je les décharge sur mon testeur en respectant les valeurs de la datasheet fabricant : décharge à 440mA jusqu’à 2,75V.

Aucune n’atteint les 2000mAh, plutôt entre 1700 et 1900.
Il y a donc un problème avec le testeur du vendeur, puis j’ai compris, son chargeur indique la capacité en fin de charge, et c’est cette valeur qu’il a prise en compte.
Or, les accus quels qu’ils soient n’ont pas un rendement de 100%, la capacité restituée est forcément inférieure à celle chargée.

Mais il y a pire…
Je mesure la résistance interne de quelques cellules, elle est comprise entre 0,15 et 0,2 Ohms, ce qui correspond à des cellules rincées, bonnes pour la poubelle ou à réserver à des courants faibles.
Les bonnes 18650 doivent avoir une RI inférieure à 50 milliOhms.

Le vendeur récupère des batteries de vélos électriques ou de trottinettes, les démonte et conserve les meilleures qu’il revend sur LBC.
Il faut savoir que le seul cas où on peut « récupérer » les cellules d’une batterie usagée, c’est quand il y a seulement une ou deux cellules défectueuses et que la batterie est relativement peu usagée ou à la rigueur quand le BMS est défectueux, ce qui est rare.
S’il y a plus de 4 ou 5 cellules en perte de capacité, ça veut dire que la batterie entière est rincée et la seule solution est de remplacer TOUTES les cellules.

La meilleure façon de savoir si des cellules peuvent être récupérées ou non est de mesurer leur résistance interne, ce qui est fait facilement en mesurant leur tension, après charge complète, avec différents courants de décharge et en appliquant la loi d’Ohm.

Il existe des appareils (Chinois évidemment) qui font ça en utilisant du courant alternatif, un peu comme ceux qui mesurent la RSE des condensateurs, ils ne font que ça et sont relativement précis, ils permettent de gagner beaucoup de temps. Exemple :RC3563 ou SM8124A.

Le chargeurs qui indiquent la résistance interne en fin de charge sont le plus souvent faux, à éviter, les appareils Chinois sont parfois de véritables M…
Cdt,
Gérard

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Conclusion définitive :
La réparation d’une batterie Li-Ion en remplaçant des cellules défectueuses est quasiment impossible.
En effet, il faut trouver des cellules de rechange qui ont à la fois la même capacité ET la même résistance interne.
Comme cette dernière dépend du type de cellule et de la référence, il faut vraiment disposer d’un énorme stock pour avoir une chance de trouver des cellules qui matchent.
De toute façon, quand une batterie est défectueuse, il y a de fortes chances pour que la totalité des cellules soient en fin de vie, le BMS est là pour assurer l’équilibrage tant que c’est possible.

La seule solution consiste à acheter des cellules de bonne marque et refaire la batterie entière, mais pour cela, il faut disposer au moins d’une soudeuse par points et de languettes nickelées.
Cela coûte généralement (mais pas toujours) moins cher qu’une batterie neuve.

J’ai acheté quelques cellules 18650 sur LBC, et j’ai constaté que la plupart étaient rincées, donc à éviter.

Les cellules Li-Ion ne sont pas éternelles, leur capacité s’épuise dans le temps et la seule solution à ce moment est de les remplacer en totalité ou acheter une batterie neuve.

J’ai passé beaucoup de temps là dessus, acheté un déchargeur, un appareil pour mesurer la résistance interne, des supports de batteries (à éviter, ils font de mauvais contacts), confectionné finalement une réglette avec de meilleurs contacts, fait des dizaines de charges et décharges avec enregistrement des courbes et mesures à l’intégrateur pour arriver à cette conclusion.
Cdt

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Là, tu cherches les embrouilles ! Des détails sur tes achats inconsidérés ?

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Je ne me faisais pas d’illusions, mais j’ai vérifié, effectivement c’est arnaques quasiment à 100%.
Il y en a même qui proposent des cellules nues, sans la gaine, comme ça impossible de connaître la référence…
J’ai quand même trouvé quelques (pas assez) cellules neuves pour environ 50% du prix .
Cdt,
Gérard